少年凯亚尔出身平凡，却憧憬著勇者生涯。他被【术】之勇者，王国的公主芙列雅承认为【愈】之勇者，于是接受了芙列雅的邀请，踏上了打倒魔王的旅程。不过，凯亚尔不知道的是，他所拥有的能力【回复(Heal)】却是在治疗对方的同时也会感受到对方曾受过的痛苦与恐怖，对此没有经验的凯亚尔完全承受不了。个性其实冷酷嗜虐的芙列雅完全不顾凯亚尔的哀求与拒绝，强行用药物控制凯亚尔，把他当成队伍中的免费恢复劳动力，甚至还把他当奴隶对待。更残酷的是，队伍中的【剑】之勇者布蕾德是个女同性恋者，爱上公主的她看不惯凯亚尔可以接近公主而虐待他。另一名【炮】之勇者布列特则是个喜欢美少年的壮汉，把凯亚尔当成他发泄欲望的工具。身心受创的凯亚尔就在这样的打击下，每天浑浑噩噩地行尸走肉，过着生不如死的生活。

就这样，这支勇者队伍终于来到了魔王的面前，就在勇者们与魔王激烈交战之时，透过技能【耐药性】而终于恢复自我的凯亚尔利用【回复】中得到的经验，成功得到了超人的身体能力与战斗技巧，并反噬勇者小队，抢先击杀魔王、获得了魔王的心脏“贤者之石”。在芙列雅表明“贤者之石”就是王国统治世界的关键后，凯亚尔则拒绝交出“贤者之石”，并利用自己的能力和“贤者之石”成功使时间逆流。当凯亚尔苏醒之时，发现他已经回到了成为【愈】之勇者之前的时间点。为了不再重蹈覆辙，也为了向三名勇者复仇，拥有之前记忆的凯亚尔就此踏上了重启的人生。

上条当麻是学园都市的一名高中生。在这座位于东京都西部的封闭都市中，学生占到了总人口的八成，“超能力开发”被列为绝大多数学生的必修课，在Level 0到Level 5的等级排名上相互竞争。不幸地，上条当麻被评定为无能力者；但他的右手有着能将一切异能消除的不明力量，他本人称其为“幻想杀手”。似乎是连同神的祝福一同抹杀的关系，他每天都过着不幸的生活。

暑假的一天，在宿舍的阳台上，上条当麻遇见了一位挂在阳台栏杆上的修女。她自称“禁书目录Index”，脑海中装有十万三千册“魔道书”，正在从不为人所知的“魔法”世界逃亡。就这样，上条一脚踏进了魔法与科学的纷争。

本作的世界观以现实世界为蓝本，但并未说明详细历史时期，大致可以推测故事发生在虚构的近未来[d]。其历史与现实世界有共通点（如前两次世界大战、冷战等；亚雷斯塔更是现实中存在的人物），但也有显著的差异。

学园都市是科学势力的大本营，同时也是本作的主要舞台。位于日本东京西部，居住着230万人口，其中八成人口是学生，而这些学生大都是超能力开发的实验对象。学园都市具有领先世界20-30年的科技实力，掌握着多种近未来高科技兵器，并公开地培养超能力者；事实上是由统括理事会所主导的、严格封闭的国中之国。

而魔法势力则较为分散，主要由名目繁多的宗教组织和魔法结社构成，也有不属于任何组织的魔法师存在。教会势力中，十字教有三大主要教派：英国清教、罗马正教和俄罗斯正教（分别以英国圣公会、天主教和东正教为原型）；而魔法结社则包括以黄金黎明为源头的黄金系结社、依靠北欧神话理论的“捣蛋鬼”，阿兹特克系的“有翼者的归来”等。魔法势力之间常会出于各自不同的目的互相斗争，魔法师出于个人信念私自行动的现象也广泛存在。

在魔法势力与科学势力之外，尚有两不从属的一般组织与国家，如美国；作品中也出现了许多虚构的政权，除学园都市外，还有“伊莉沙里纳独立国同盟”、“巴格吉城”等。

本作中，除“现实世界”之外，尚存在更高等级的、无法以一般手段探知的其他次元的“位相”；神、魔神、天使、妖精、无法以语言名状的高等级存在[e]，也均在作品中有所提及。